BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件中的應(yīng)用

第三屆工程建設(shè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新論壇論文集上海.2011PAGEBIM技術(shù)在結(jié)結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)軟件件中的應(yīng)應(yīng)用黃吉鋒張漢義義義聶祺（中國(guó)建筑科學(xué)學(xué)學(xué)研究院北京10000113）[摘要]勘察設(shè)設(shè)計(jì)行業(yè)業(yè)在建建設(shè)領(lǐng)域域中率率先應(yīng)用用計(jì)算算機(jī)技術(shù)術(shù)，成成為我國(guó)國(guó)信息息化建設(shè)設(shè)起步步早、發(fā)發(fā)展快快、效益益高的的行業(yè)。PKPM系列軟件件是是我國(guó)使使用最最廣泛的的建筑筑軟件，它它集集結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算與與施工圖圖繪制制于一體體，方方便快捷捷，提提高了工工作效效率，節(jié)節(jié)省了了成本。但但在在目前不不同軟軟件的信信息交交換與共共享主主要是由由人工工完成的的，解解決信息息交換換與共享享問題題的出路路在于于標(biāo)準(zhǔn)。有有了了統(tǒng)一的的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，也就就有了了系統(tǒng)之之間交交流的共共同語語言，數(shù)數(shù)據(jù)自自然在不不同系系統(tǒng)之間間流轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)起來。正正是是為了這這個(gè)目目的，才才有了了IAI組織及其其研研究的IFC標(biāo)準(zhǔn)。本本文文根據(jù)PKPM工程部開開發(fā)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，主主要要介紹如如何建建立PKPM到IFC標(biāo)準(zhǔn)接口口以以及遇到到的問問題，供供相關(guān)關(guān)研究人人員參參考。[關(guān)鍵詞]IFFFC，PKPM，數(shù)據(jù)格格式式，交換換1引言隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)術(shù)術(shù)和互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)技技術(shù)的不不斷發(fā)發(fā)展進(jìn)步步，信信息技術(shù)術(shù)這個(gè)個(gè)概念已已經(jīng)滲滲透到了了人們們生活的的每一一個(gè)角落落。建建筑行業(yè)業(yè)的信信息化也也成為為了一個(gè)個(gè)炙手手可熱的的話題題。目前前，國(guó)國(guó)際建筑筑行業(yè)業(yè)信息化化已經(jīng)經(jīng)發(fā)展到到了很很高的水水平，國(guó)國(guó)內(nèi)在近近幾年年也發(fā)展展非常常迅速。建建筑筑工程項(xiàng)項(xiàng)目是是一個(gè)復(fù)復(fù)雜的的、綜合合的經(jīng)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)動(dòng)，參參與者涉涉及眾眾多專業(yè)業(yè)，生生命周期期長(zhǎng)達(dá)達(dá)幾十年年、上上百年，所所以以建筑信信息交交換與共共享是是工程項(xiàng)項(xiàng)目的的主要活活動(dòng)內(nèi)內(nèi)容之一一。目目前的建建筑軟軟件只是是涉及及建筑全全生命命周期某某個(gè)階階段的、某某個(gè)個(gè)專業(yè)的的領(lǐng)域域應(yīng)用，例例如如設(shè)計(jì)階階段的的建筑CAD軟件。沒沒有有哪個(gè)開開發(fā)商商能夠提提供覆覆蓋建筑筑物全全生命周周期的的應(yīng)用軟軟件系系統(tǒng)，也也沒有有哪個(gè)工工程是是只使用用一家家的軟件件產(chǎn)品品完成的的。但但在大多多數(shù)的的情況下下，信信息的交交換與與共享是是由人人工完成成的。也也就是說說，人人成為了了不同同系統(tǒng)之之間的的接口，手手工工實(shí)現(xiàn)(重新錄人)了信息交交換換，這樣樣做的的效率和和質(zhì)量量大大降降低了了。BIM(BBBuilldiingInnforrmmmatiionnMoodeelinng))“建筑信息息模模型”這個(gè)概念念是是由Autooddesk公司于2002年開始推推廣廣的概念念，由由于當(dāng)時(shí)時(shí)在我我國(guó)的推推廣力力度不夠夠，實(shí)實(shí)際上是是到2004年，通過Autooddesk的AutooCCAD220005產(chǎn)品宣傳傳會(huì)會(huì)，業(yè)界界才逐逐漸開始始認(rèn)識(shí)識(shí)它。隨隨著建建筑業(yè)對(duì)BIM興趣的增增加加，互操操作問問題浮現(xiàn)現(xiàn)出來來。因?yàn)闉榛谟谀Ｐ偷牡牟煌浖g，要要想集成成在一一起實(shí)現(xiàn)現(xiàn)流暢暢并有效效的工工作流，互互操操作是一一種途途徑和方方式。于于是，互互操作作問題引引起專專家的關(guān)關(guān)注。對(duì)對(duì)于大多多數(shù)建建筑業(yè)者者來說說，互操操作近近似等同同于IFC的工作。2基于IFCC標(biāo)準(zhǔn)的的PKPM軟件研究究意意義IFC(InddusstryyFFounndaatioonClaassses)是由IAI((IntteernaatiionaalAllliaanceefforInnterropperaabiilitty))針對(duì)建筑筑模模型數(shù)據(jù)據(jù)交換換制定的的國(guó)際際標(biāo)準(zhǔn)。它它是是AEC((Archhiitecctuure,,,EngginneerrinngaanddCoonsstruucttionn)的實(shí)體(如墻、窗窗戶戶等)類庫(kù)。IFC是建立在STEPP(SStaandaarddfoortheeEExchhanngeoffPrrodducttmmodeeldatta))的EXPRREESS數(shù)據(jù)定義義語語言上，采采用用面向?qū)?duì)象的的方法，用用類類來封裝裝。這這樣就可可以直直接借鑒STEP項(xiàng)目中的的大大量成熟熟研究究成果。因因?yàn)闉镮FC是開放的的，基基于IFC建立的信信息息模型允允許AEC工程師們們共共享，一一旦一一個(gè)工程程師建建立了模模型，對(duì)對(duì)于那些些使用用有IFC數(shù)據(jù)接口口的的軟件系系統(tǒng)的的AEC公司、業(yè)業(yè)主主、管理理單位位就不需需要重重新建模模，這這就提高高了工工作效率率，節(jié)節(jié)省了成成本。應(yīng)應(yīng)用IFC標(biāo)準(zhǔn)不要要求求軟件內(nèi)內(nèi)部應(yīng)應(yīng)用這套套標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，而只只要求求在與其其他系系統(tǒng)交換換信息息時(shí)有一一個(gè)IFC標(biāo)準(zhǔn)的接接口口。PKPM系列列列軟件(PMCAAD,SppaSCCADD,SSATTWE,,PPMSAAP,,TAAT,,JCCCAAD,STTS,APPM,DEEC,GAARLAANDD,AABDD,SSTAAT等)以中國(guó)建建筑筑科學(xué)研研究院院工程部部具有有獨(dú)立自自主版版權(quán)的CFG圖形系統(tǒng)統(tǒng)為為基本開開發(fā)平平臺(tái)，有有機(jī)結(jié)結(jié)合了當(dāng)當(dāng)今軟軟件開發(fā)發(fā)的先先進(jìn)技術(shù)術(shù)，以以MFC作為用戶戶輸輸人、輸輸出界界面開發(fā)發(fā)工具具，具有Winddoows系統(tǒng)下軟軟件件的一致致界面面。該軟軟件在在全國(guó)萬萬家以以上設(shè)計(jì)計(jì)單位位使用，集集結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)算算與施施工繪圖圖于一一體，是是國(guó)內(nèi)內(nèi)建筑設(shè)設(shè)計(jì)行行業(yè)應(yīng)用用最廣廣泛的建建筑工工程軟件件系統(tǒng)統(tǒng)。為了了把PKPM軟件系統(tǒng)統(tǒng)推推向國(guó)際際市場(chǎng)場(chǎng)，需要要建立立實(shí)現(xiàn)系系統(tǒng)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)協(xié)作應(yīng)應(yīng)用平臺(tái)臺(tái)。本文主要介紹如如如何用國(guó)國(guó)際建建筑工業(yè)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)IFC建立這個(gè)個(gè)協(xié)協(xié)作應(yīng)用用平臺(tái)臺(tái)，從而而把PKPM軟件的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)換成IF'C數(shù)據(jù)格式式，與與其他軟軟件系系統(tǒng)共享享信息息。3PKPM歐歐歐洲版IFC接口介紹紹PKPM系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)應(yīng)用在國(guó)國(guó)內(nèi)已已經(jīng)非常常普遍遍，國(guó)外外市場(chǎng)場(chǎng)(新加坡、香香香港、越越南等等)也已經(jīng)推推廣廣。為了了進(jìn)一一步推廣PKPM，首先開開發(fā)發(fā)歐洲版版的IFC接口，然然后后根據(jù)用用戶的的反應(yīng)，最最終終實(shí)現(xiàn)所所有版版本的接接口。3.1接口1...0版本功能能3.1.1采采采用的是IFC22X3版本,而目前最最新新的是IFC22X4版本3.1.2結(jié)結(jié)結(jié)構(gòu)模型型初步步轉(zhuǎn)換；；實(shí)現(xiàn)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)系統(tǒng)統(tǒng)的構(gòu)件件截面面、材料料、幾幾何、位位置的的交換3.2轉(zhuǎn)換相相相關(guān)約定定3.2.1截截截面轉(zhuǎn)換換由于PM模型中中截面類類型眾眾多，目目前限限定可轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換截截面為PMCAAD中的梁柱柱截截面1－6，9－11類型。譬譬如如，因?yàn)闉橛械牡慕孛?如鋼管混混凝凝土截面面、格格構(gòu)式組組合截截面、實(shí)實(shí)腹式式組合截截面等等)，IFC還沒有對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)的語句句來描描述，對(duì)對(duì)于任任意封閉閉多邊邊型截面面，IFC只能描述述單單連通截截面，對(duì)對(duì)于多連連通截截面沒有有辦法法描述，譬譬如如PMCAAD的9類型截面(角鋼組合合截截面)，目前IFC無法描述述。IFC可以參數(shù)數(shù)數(shù)描述的的截面面如圖1～圖11所示：圖1IfcccLShaappePrroffileeDeefL型截面(即角鋼截截面)圖2IfcccUShaappePrroffileeDeefU型截面(STS中的槽鋼鋼類類型32)圖3IfcccCShaappePrroffileeDeefC型截面(STS中的薄型型槽槽鋼類型72)圖4IfcccZShaappePrroffileeDeefZ型截面(STS中的薄型Z型鋼73之一)圖5IfcccTShaappePrroffileeDeefTT型截面(STS中的對(duì)稱T型鋼14)圖6IfcccCranneeRaiilFFShaapeeProofiileDDeff吊車軌F截面(PM沒有對(duì)應(yīng)應(yīng)截截面)圖7IfcccCranneeRaiilAAShaapeeProofiileDDeff吊車軌A截面(PM沒有對(duì)應(yīng)應(yīng)截截面)圖8IfcccCirccllePrroffileeDeef圓形截面(PM截面3類型)圖9IfcccElliippsePProofilleDDef橢圓截面(PM沒有這個(gè)個(gè)類類型)圖10IfffcReccttanggleeProofiileDDeff矩形截面(PM截面1類型)圖11IfffcTraappeziiummProofiileDDeffT形截面(PM截面11類型)因此，在IFCCC轉(zhuǎn)換到PM模型時(shí)，有有有的截面面無法法轉(zhuǎn)換到到對(duì)應(yīng)應(yīng)的截面面，本本程序遇遇到這這種情況況，直直接轉(zhuǎn)換換成一一個(gè)特定定名稱稱的矩形形截面面，然后后在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換日志LOG上用文字字說說明。用用戶可可以在PMCAAD或其它結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)軟件系系統(tǒng)，直直接將該該截面面換成一一個(gè)合合適的截截面。3.2.2材材材料轉(zhuǎn)換換圖11材料料料轉(zhuǎn)換界面面在PMCAD系系系統(tǒng)中，雖雖然然材料類類別可可以允許許若干干種，但但是我我們經(jīng)常常使用用的是混混凝土土和鋼。在在PM轉(zhuǎn)換成IFC時(shí)，各種種材材料的輸輸出如如下：混凝土：IFCCCMATTERRIALL(''Conncrretee440'));里面的名名稱稱為混凝凝土的的英文和和混凝凝土標(biāo)號(hào)號(hào)。鋼：IFCMAAATERRIAAL(''Stteell22');;里面的名名稱稱為鋼的的英文文和鋼級(jí)級(jí)別號(hào)號(hào)。在IFFFC轉(zhuǎn)換到PMCAAD結(jié)構(gòu)系統(tǒng)統(tǒng)時(shí)時(shí)，如果果IFFCMAATEERIAAL中中的名稱稱無法法得到材材料信信息的話話，那那么在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換過過程中，將將彈彈出一個(gè)個(gè)材料料輸入對(duì)對(duì)話框框，由用用戶來來設(shè)置IFC中出現(xiàn)的的材材料名稱稱，賦賦予PMCAAD中實(shí)際的的材材料信息息，即即給出材材料是是混凝土土還是是鋼，標(biāo)標(biāo)號(hào)或或者級(jí)別別是多多少。在在某些些情況，IFC沒有說明明構(gòu)構(gòu)件的材材料信信息，我我們?cè)O(shè)設(shè)定構(gòu)件件的材材料是混混凝土土，標(biāo)號(hào)25。3.2.3構(gòu)構(gòu)構(gòu)件幾何何形狀狀描述梁、柱，支撐幾幾幾何形狀狀都使使用拉伸伸體的的描述，不不容容許進(jìn)行行半無無限空間間進(jìn)行行BOOL操作。墻墻體體幾何形形狀的的描述是是拉伸伸體，容容許一一次半無無限空空間進(jìn)行BOOL操作，不不容容許多次BOOL操作。幾何形狀的描述述述不容許許使用用BREP描述，即即不不容許使使用表表面模型(類似AutooCCad的3Dfaacce)來描述構(gòu)構(gòu)件件形狀。對(duì)于PM模型中中的圓弧弧構(gòu)件件――圓弧梁和和圓圓弧墻，使使用用直線段段離散散的辦法法，變變?yōu)橹鸲味沃本€線段描述述。3.2.4荷荷荷載荷載轉(zhuǎn)換目目前前沒有完成成成，擬放放在接接口下個(gè)個(gè)版本本中實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。4結(jié)語IFC自從作為為為ISO標(biāo)準(zhǔn)頒布布以以來，在在國(guó)際際上發(fā)展展很快快，許多多企業(yè)業(yè)研發(fā)了了基于于IFC標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)現(xiàn)有有建筑軟軟件的的輸人/輸出接口口，取取得了可可觀的的經(jīng)濟(jì)效效益。我我國(guó)起步步比較較晚，2004年6月中國(guó)建建筑筑科學(xué)研研究院院才成立IFC課題研究究，目目前研究究的探探索階段段已經(jīng)經(jīng)完成，能能夠夠?qū)崿F(xiàn)歐歐洲規(guī)規(guī)范版本本與IFC標(biāo)準(zhǔn)的接接口口，為接接下來來最終實(shí)實(shí)現(xiàn)所所有版本本的接接口打下下堅(jiān)實(shí)實(shí)的基礎(chǔ)礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)[1]Stttep工業(yè)自動(dòng)動(dòng)化化系統(tǒng)與與集成成產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)表表達(dá)與交交換。[2]IFFFC2XX((Indduustrry